CLASE 04 (254 20) Enfermedad Periodontal

Facultad de Ciencias BiolgicasDepartamento de Ciencias Biolgicas

BIOL254 2015-10

Clase 04 Enfermedad Periodontal

Dr. Mauricio Bittner [email protected]

Caries y Enfermedad periodontal

Microbiologa de la enfermedad periodontal

Enca Sana Gingivitis

Periodontitis

Gingivitis

Inducida por la placa

NO inducida por la placa

Dependiente slo de la placaModificada por factores sistmicosModificada por medicamentosModificada por la desnutricin De origen bacteriano especfico De origen viral (herpes) De origen fngico (eritema lineal) De origen gentico (fibromatosis)Manifestaciones de enf. sistmicas Lesiones traumticas

Enfermedades de la enca. Gingivitis

Se clasifican de acuerdo a: El grado de progresin de la enfermedad (crnica, agresiva) La distribucin de la lesin (localizada, generalizada) Grupo etreo (juvenil, adulta) En asociacin con desrdenes sistmicos o del desarrollo

Enfermedad periodontal

GingivitisSano Periodontitis?Enfermedad periodontal

Socransky postul las siguientes modificaciones para determinar los patgenos periodontales:

i) La mayora de las bacterias blanco deben estar asociados a la periodontitis.ii) La eliminacin de las bacterias blanco resulta en la detencin de la progresin de la enfermedad.iii) Debe ser posible determinar la respuesta del hospedero frente a las bacterias blanco.iv) Si es posible, la patogenicidad debera ser demostrada en un modelo animal adecuado.v) Debera ser determinado un nico mecanismo de patogenicidad.

Modificaciones a los postulados de Koch

La placa supragingival contiene muchos compuestos bioactivos (cidos orgnicos,

compuestos asufrados, enzimas proteolticas PAMPs, etc.

Estos compuestos difunden hacia la superficie del epitelio gingival aumentando el flujo de fluido crevicular gingival y fluido

inflamatorio del tejido periodontal.

Este nuevo suministro de nutrientes modifica el ecosistema adyacente a la enca inflamada. Las bacterias proteolticas de la placa se expanden, lo que acelera el dao

tisular

Conformacin bacteriana subgingival

Existen ms de 500 especies capaces de colonizar la placa subgingivalRibotipificacin

Se han descrito ms de 100 especies presentes en la microflora subgingival que no son cultivables Se estima que existen unas 300 especies desconocidas


La Placa Subgingival de puede dividir en tres:

i) Adherida al diente: Predominan Streptococci orales y Actinomyces spp., pero existen mayor proporcin de anaerobios estrictos (Veillonella, Peptostreptococcus, Eubacterium y Fusobacterium). Asociada a la caries radicular, ya que se relaciona directamente con la placa supragingival. Zona donde existe una mayor mineralizacin de la placa: por precipitacin de sales a pH alcalino. Presencia de grandes cantidades de bacterias con la capacidad de cristalizacin intracelular (Actinomyces spp., Corynebacterium matruchotii)

C. matruchotiiActinomyces spp.


ii) Asociada al epitelio:No es bien conocida su composicin, pero estara constituida por especies con la capacidad de unirse a superficies blandas. Esta adhesin bacteria/clulas se debe principalmente a la presencia de fimbrias especficas. Principalmente a Gram negativos y bacilos mviles. Prevotella nigrescens / Prevotella intermedia. Porphyromonas gingivalis, Capnocytophaga spp., Fusobacterium spp., Aggragatibacter actinomycetemcomitans, etc. Estn asociados a la invasin del tejido conectivo.

Fusobacterium Capnocytophaga



iii) No adherida o flotante: Se dispone entre la placa adherida al diente y la adherida al epitelio. No necesitan adherirse, slo establecen uniones dbiles. Microflora similar a la de la placa adherida al epitelio. Compuesta principalmente por Gram negativos y bacilos mviles. Porphyromonas, Prevotella spp., Fusobacterium, Selenomonas, Aggregatibacter, Eikenella y Treponema denticola (hacia el fondo donde al Eh es ms negativo). Inducen y aceleran el proceso inflamatorio.



i) Inicialmente la enfermedad periodontal se manejaba eliminando la placa bacteriana.ii) Posteriormente se determin que microorganismos como bacterias eran responsables de la patologa.iii) En un comienzo la estrategia para determinar el o los agentes etiolgicos consista en comparar la composicin microbiana de la placa subgingival entre sitios sanos, gingivitis y periodontitis.iv) En la actualidad, con el desarrollo de la biologa molecular, las metodologas de diagnstico, tratamiento y estimacin de riesgo futuro se basan en el seguimiento y cuantificacin de factores de virulencia.

Hoy en da es posible determinar el nmero de ciertos patgenos periodontales, as como las propiedades de toxinas y enzimas destructoras de tejidos.

Progresin de la enfermedad

Enzimas proteolticas extracelulares:i) Pueden degradar protenas de la matriz extracelular.ii) Pueden degradar inhibidores de proteinasas de la matriz del hospedero.iii) Pueden activar metaloproteinasas de la matriz del hospedero.iv) Pueden inducir citoquinas pro-inflamatorias involucradas en la destruccin tisular y reabsorcin sea.v) Pueden alterar las defensas del hospedero:

a) degradando receptores celularesb) degradando protenas del complementoc) degradando anticuerpos y ciertas citoquinas


Lipopolisacrido Lpidos de ME Fimbrias Flagelo - Cpsulas - etc.


Identificacin MicrobianaTcnicas genticas. DNA-DNA Checkerboard

Sondas de DNA

Muestras

Cada sonda de DNA es especfica para una especie bacteriana

Identificacin MicrobianaTcnicas genticas. DNA-DNA Checkerboard

Actinomycesspp.

Streptococcus spp.S. gordonii

S. intermedius

S. mitisS. sanguis

S. oralis

V. parvulaA. odontolyticus

E. corrodensC. gingivalisC. sputigenaC. ochraceaC. consisusA. actino. a

P. gingivalisT. forsythiaT. denticola

A. actinomycetemcomitans bS. noxia

C. rectus

E. nodatumC. showae

C. gracilis

S. castellatus

P. intermediaP. nigrescensM. microsF. nuc. nucleatumF. nuc. polymorphumF. nuc. vincentiiF. periodonticum

Complejos microbianos en la Placa Subgingival

Complejos microbianos en la Placa Subgingival

1.- Aggregatibacter actinomycetemcomitans

2.- Porphyromonas gingivalis

3.- Tannerella forsythia (ex Bacteroides forsythus)

4.- Treponema denticola

Bacterias Gram Negativas anaerobias

estrictas

Prevotella intermedia/nigrescens, Eikenella corrodens, Campylobacter rectus, Eubacterium nodatum, Fusobacterium nucleatum, Micromonas micros y

Streptococcus intermedius

Gram negativoCapnoflico

Segn estudios epidemiolgicos y en modelos animales

Aggregatibacter actinomycetemcomitans

Microbiologa de la Periodontitis Agresiva

Cocobacilo Gram negativo,No formador de esporas,

Inmvil,Anaerobio facultativo

Microaeroflico y Capnoflico

Lipopolisacrido (LPS),Leucotoxina,

Cdt,Fimbrias

Aggregatibacter actinomycetemcomitans (Aa)

Factores de adherencia:


Protena Aae

Protena EmaA

i) Adherencia a clulas epiteliales

i) Adherencia a colgeno

Polisacrido PGA (NAG)i) Autoagregacin

Factores de adherencia, invasin y evasin del sistema inmune:


i) Adherencia a clulas epiteliales ii) Invasin de clulas epitelialesiii) Resistencia al suero*

Protena ApiA

Fimbria flp-1 y operon tad

i) Adherencia a clulas epitelialesii) Adherencia a la pelcula adquirida y superficies abiticasiii) Formacin de Biopelculasiv) Invasin de clulas epiteliales mediante receptores especficos

Generan un alto ttulo de anticuerpos. Adems anticuerpos especficos inhiben adhesin>>>Vacuna?!

Factores de adherencia e invasin:


Factores de adherencia y co-agregacin:


Operon pilABCD: Pili Tipo IV y competencia PilA unin a DNA

Factores que modulan el sistema inmune:

Leucotoxina (LtxA)

Protena de 116 KDa anclada a la superficie del membrana externa de la bacteria y secretada (LFA-1: CD11a CD18)

Destruccin de linfocitos va apoptosis

Destruccin de linfocitos va formacin de poros y necrosis

Desregulacin de la respuesta inmune!!!

Desgranulacin de neutrfilosLiberacin de MMP8



Lipopolisacrido (LPS)


Serotipificacin en base al Antgeno O:

Mediante Anticuerpos y PCR: a g. b y c ms prevalentes en Chile. activacin de la va alternativa del complemento.




Lpido A:

activacin de la va clsica del complemento.

Citoquinas:IL-8IL-1 TNF (Factor de necrosis tumoral )PGE2 (Prostaglandina E2)




RANKL

Aa estimula TH17



A. actinomycetemcomitans posee:i) serina proteasasii) proteasas que degradan IgG (todas), IgA e IgM

Degradacin de fibringeno y colgeno

Desregulacin de la respuesta inmune



Proteasas

Caries y Enfermedad periodontal

GingivitisSano Periodontitis?Enfermedad periodontal

Microbiologa de la periodontitis crnica

Espiroqueta Gram negativa,Asacaroltico,

Mvil,Anaerobio estricto

Lipopolisacrido, lpidosMsp,

Enzimas proteolticas extracelulares,Flagelo

Treponema denticola

Protena Msp (major surface protein)

i) (53 KDa): se une a fibringeno, fibronectina y laminina unin de la bacteria a clulas del hospedero. Promueve la destruccin de clulas epiteliales (mecanismo desconocido), formacin de poros?

ii) (64 KDa): se une a complejos de quimiotripsinas y a fibroblastos gingivales.

a) Poseen efecto citotxico sobre:Fibroblastos gingivales Clulas epitelialesLinfocitos Eritrocitos

b) Aumentan la respuesta inflamatoria:Promueven la desgranulacin de PMN (colagenasas, gelatinasas) y

metaloproteinasas de la matriz (MMP-8 y MMP-9)


Treponema denticola

Permite un movimiento tipo atornillador. Esto le permite moverse en microambientes muy viscosos (FCG),

penetrar el epitelio gingival y tejido conectivo.

El flagelo est compuesto por tres filamentos: FlaA (38 KDa)

FlaB1 (35KDa)FlaB2 (35 KDa)FlaB3 (34 KDa)


Treponema denticola

Flagelo

Enzimas proteolticas extracelulares. Trepolisina o Dentilisina

i) hidroliza: fibringeno, transferrina, gelatina, colgeno tipo IV, IgG e IgA. ii) degrada: bradiquinina, sustancia P y angiotensinas I y II.iii) degrada: inhibidores de proteasas como 1-antitripsina, antitrombina III, etc.iv) induce: apoptosis en clulas epiteliales.

La habilidad de degradar protenas de la matriz, protenas regulatorias de proteasas y de la respuesta inmune contribuye a la destruccin incontrolada del tejido periodontal y

progresin de la enfermedad"


Treponema denticola

Hidroliza protenas y libera:i) piruvato: utilizado como fuente de energa ii) NH3: alcaliniza el medio.iii) H2S: es txico para glbulos rojos y otras clulas presente en

el epitelio (mal olor).

La cistalisina hidroliza puentes dislfuro, por lo tanto, inactiva inmunoglobulinas, citoquinas, etc, desregulando la respuesta inmune. "


Treponema denticola

Enzimas proteolticas extracelulares. Cistalisina

Bacilo fusiforme Gram negativo,Sacaroltico,

Anaerobio estricto,Requiere cido N-acetilmurmico

Lipopolisacrido, Enzimas proteolticas extracelulares,

Tannerella forsythia ex Bacteroides forsythus

Factores de virulencia:

Se sabe muy poco de sus factores de virulencia porque es muy difcil de cultivar en el laboratorio.

LPSParecido al de P. gingivalis (reacciones cruzadas en ensayos de ELISA)

Enzimas proteolticas extracelularesEnzimas tipo tripsina: Serina proteasas (70 KDa y (81 KDa)

Cistena proteasa hemoltica PrtH (48KDa)

Otros antgenosProtena tipo GroELBspA (protena de superficie). Ttulo elevado de anticuerpos en

pacientes con periodontitis crnica. Se unira a CD14 y TLR-4?! y a fibringeno.

Tannerella forsythia

Cocobacilo Gram negativo,No mvil,

AsacarolticoAnaerobio obligado

Cpsula, Lipopolisacrido,

Fimbrias,Enzimas proteolticas extracelulares,

Hemaglutininas.

Porphyromonas gingivalis (PG)

Serotipificacin:K1, K2, K3, K4, K5, K6 y K(-)

Cpsula de PG:i) aumenta la invasividadii) inhibe la adherencia de los fibroblastos del

ligamento periodontal al dienteiii) resistencia a la fagocitosisiv) disminuye la activacin de la va alterna del

complementov) aumenta la hidrofobicidad de la bacteria

Factores de adherencia, invasin y evasin del sistema inmune:

Cpsula: Antgeno capsular K


i) Son altamente antignicas tanto en pacientes con periodontitis agresiva como con periodontitis crnica.ii) Altos niveles sricos de IgA e IgG (isotipo IgG3).iii) Esta compuesta por fibrillas de una protena de 43 KDa codificada por el gen fimAiv) De acuerdo a su antigenicidad son clasificadas en serotipos: Tipo I, II, III, IV y V

Tipo I: adhesin e invasin de clulas epiteliales orales y fibroblastos

La invasin estimulara la expresin de receptores ICAM-1, VCAM-1, Selectinas P y E. Reclutamiento de linfocitos aumentando la inflamacin.

La inmunizacin con pptidos fimbriales protege de la prdida de hueso en un modelo murino.

Factores de adherencia e invasin


Fimbrias

Es el antgeno de superficie ms importante de PG. (IgG2)

Antgeno O: tetrasacridos fosforiladosi) Rha-P (1-3) Gal-P (1-3) Glc-P (1-4) GlcNAc-P ii) Glc-P (1-4) Rha-P (1-3) GalNAc-P (1-3) Gal-P

Porphyromonas gingivalis (PG)Factores que modulan el sistema inmune:


Las modificaciones del LPS de PG son importantes en la respuesta del hospedero:IL-1IL-6 Fibroblastos gingivalesIL-8

IL-13IL-5 Linfocitos Th2IL-10

El LPS de P. gingivalis induce la reabsorcin sea estimulando clulas mieloides (macrfagos) y no-mieloides (fibroblastos). Adems bloquea la inmunidad adquirida

estimulando clulas de la lnea linfoide (Th2)



PG posee una gran cantidad de proteasas extracelulares, pero las ms importantes son las denominadas gingipain (gingipainas), que poseen el 80 % del total de la actividad proteoltica y el 100% de la actividad proteoltica tipo tripsina de esta bacteria.

Cistena Proteasas Gingipain R (arg-gingipain)

Gingipain K (lys-gingipain)

Gingipain R Gingipain K

rgpA rgpB kgp


Enzimas proteolticas extracelulares

HA: dominio hemaglutinina /adhesina. Posee el mayor poder antignico


Gingipain: (Modificaciones post-traduccionales)

Gingipains

Efecto sobre los componentes del complemento (reclutamiento de PMN, evasin de la opsonizacin y fagocitosis) Degradacin de los receptores de

PMN (evasin de la actividad antibacteriana y fagocitosis)

Estimulacin de la sntesis de MMP por los fibroblastos gingivales (aumento local de la actividad proteoltica)

Degradacin de pptidos antibacterianos (evasin de la actividad antibacteriana)Des-regulacin de la coagulacin

y las vas fibrinolticas (liberacin de trombina, reabsorcin sea y tendencia al sangramiento)

Activacin de Metaloproteinasas de la Matriz, MMP (aumentando actividad proteoltica del hospedero)

Degradacin de citoquinas (desregulacin de la reaccin inflamatoria local)

Activacin de la va de la Calicrena/Quinina (generacin de fluido crevicular gingival)


Bacilo Gram negativo,Anaerobio estricto,

Algunas especies presentan pigmentos negros

Lipopolisacrido, Hemaglutininas,-lactamasas

Prevotella intermedia/nigrescens

Fusobacterium nucleatum

Fusobacterium nucleatum:subsp. nucleatumsubsp. vicentiisubsp. polymorphum

F. nucleatum mejora la unin de P. gingivalis en clulas del hospedero.

Agrava la prdida de hueso alveolar e induce una mayor respuesta inflamatoria en comparacin con la mono infeccin en modelo murino.

Efecto sinrgico en la destruccin de tejido blando en un modelo murino.

Reduccin de la placa

Acumulacin de placa

Inflamacin reducida

Inflamacin aumentada

FCG bajoAlto Eh

FCG altoBajo Eh

Predominio G(+) Anaerobios Facultativos

Respuesta Inflamatoria

CambiosAmbientales

Predominio G(-) Anaerobios Obligados

CambioEcolgico

Los microorganismos son necesarios, pero no suficientes para el desarrollo de la Enfermedad Periodontal. El rol de la respuesta inflamatoria del hospedero es un determinante crtico de la susceptibilidad y severidad de la Enfermedad Periodontal.

Hiptesis de la placa ecolgica

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